CN110605485B - 一种寻找截面有两条不平行直线边的管材中心的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及管材激光切割技术领域，具体地说是一种寻找截面有两条不平行直线边的管材中心的方法。一种寻找截面有两条不平行直线边的管材中心的方法，包括电容式调高器。同现有技术相比，该方法依靠激光切割***中的切割头上的电容式调高器，即可完成简单的数据采集，并通过激光切割***中的计算即可找出管材中心的坐标，是一种自动化控制的寻中方法，具有重复精度高，成本低，使用方便，数据精度可靠等优点。

Description

一种寻找截面有两条不平行直线边的管材中心的方法
技术领域
本发明涉及管材激光切割技术领域，具体地说是一种寻找截面有两条不平行直线边的管材中心的方法。
背景技术
管材在切割前被卡盘等夹持工具夹紧后，由于管材形状和卡盘的等夹持工具的性能问题，无法保证管材中心正好处于切割***旋转轴中心，所以必须引入参数管材中心与旋转中心的偏差。管材中心与旋转中心的偏差是三维数控***刀路计算过程中需要设置的重要参数，是加工精度的重要保证。对于常用的管型：角钢、槽钢、梯型钢和其他一些异型管来说，很难通过人工方式找到管材中心，手动对刀的精度导致加工效果较差，甚至有损坏机器的风险。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，提供一种寻找截面有两条不平行直线边的管材中心的方法，该方法依靠激光切割***中的切割头上的电容式调高器，即可完成简单的数据采集，并通过激光切割***中的计算即可找出管材中心的坐标，是一种自动化控制的寻中方法，具有重复精度高，成本低，使用方便，数据精度可靠等优点。
为实现上述目的，设计一种寻找截面有两条不平行直线边的管材中心的方法，包括电容式调高器，其特征在于：具体方法如下：
（1）将管材夹紧，观察电容式调高器的感应头是否在管材的上方，若不在管材的上方，调整切割头的位置；
（2）激光切割***控制切割头在管材表面1的上方，切割头先向X轴正向移动
Figure 158312DEST_PATH_IMAGE002
X，通过控制电容式调高器测量管材表面1的Z轴坐标zp1；再控制切割头向负方向平移2
Figure 875601DEST_PATH_IMAGE002
X，然后再次通过控制电容式调高器测量管材表面1的Z坐标zp2；
（3）得出管材的表面1的倾斜角为arctan[(zp1-zp2)/( 2
Figure 520471DEST_PATH_IMAGE002
X)]，根据倾斜角度控制控制旋转轴转动- arctan[(zp1-zp2)/( 2
Figure 464156DEST_PATH_IMAGE002
X)]；
（4）将管材表面1旋转至水平后，控制电容式调高器移动到管材表面1上方，并向X轴负向移动，获取管材表面1X轴负向边界点的坐标A（Xa，Za）；
（5）控制电容式调高器移动到管材表面1上方，并向X轴正向移动，获取管材表面1X轴正向边界点的坐标B（Xb，Zb）；
（6）控制管材，并逆时针旋转角度
Figure 898680DEST_PATH_IMAGE004
，执行步骤（2）和步骤（3），将旋转角度
Figure 611421DEST_PATH_IMAGE004
后的管材表面2旋转至水平；
（7）将管材表面2旋转至水平后，控制电容式调高器移动到管材表面2上方，执行步骤（4）和步骤（5）获取管材表面2的X轴负向边界坐标点C（Xc，Zc）及X轴正向边界坐标点D（Xd，Zd）；
（8）根据A、B、C、D四个坐标点，可以计算出当管材的表面1水平时，管材的中心坐标；
（9）根据计算得来的管材的中心坐标与激光切割***的机械中心之间的误差，并调整其误差，进行后续切割工序。
所述的管材为角钢、槽钢、梯形钢中的一种。
所述的管材为截面含有2条不平行直线边组成。
所述的角度
Figure 456886DEST_PATH_IMAGE004
为已知条件。
所述的管材的中心坐标=[ Xa + 0.5×Lw , (Za+Zb) ×0.5 - 0.5×Lh]，其中Lw为管材外包围矩形的长度，Lh为管材外包围矩形的宽度。
所述的Lw =max[Lab ，Lab + Lcd*cosα]，Lh = Lcd*sinα，其中，Lab为管材表面1的长度，Lcd为管材表面2的长度，为已知条件。
本发明同现有技术相比，提供一种寻找截面有两条不平行直线边的管材中心的方法，该方法依靠激光切割***中的切割头上的电容式调高器，即可完成简单的数据采集，并通过激光切割***中的计算即可找出管材中心的坐标，是一种自动化控制的寻中方法，具有重复精度高，成本低，使用方便，数据精度可靠等优点。
附图说明
图1为管材在数控***坐标系的位置示意图。
图2为管材逆时针旋转角度
Figure 887868DEST_PATH_IMAGE004
后在数控***坐标系的位置示意图。
图3为夹角不同的管材示意图。
参见图1，1为管材表面1，2为管材表面2，3为管材中心，4为机械中心。
具体实施方式
下面根据附图对本发明做进一步的说明。
如图1，图2所示，一种寻找截面有两条不平行直线边的管材中心的方法，具体方法如下：
（1）将管材夹紧，观察电容式调高器的感应头是否在管材的上方，若不在管材的上方，调整切割头的位置；
（2）激光切割***控制切割头在管材表面1的上方，切割头先向X轴正向移动
Figure 860503DEST_PATH_IMAGE002
X，通过控制电容式调高器测量管材表面1的Z轴坐标zp1；再控制切割头向负方向平移2
Figure 693330DEST_PATH_IMAGE002
X，然后再次通过控制电容式调高器测量管材表面1的Z坐标zp2；
（3）得出管材的表面1的倾斜角为arctan[(zp1-zp2)/( 2
Figure 231669DEST_PATH_IMAGE002
X)]，根据倾斜角度控制控制旋转轴转动- arctan[(zp1-zp2)/( 2
Figure 149946DEST_PATH_IMAGE002
X)]；
（4）将管材表面1旋转至水平后，控制电容式调高器移动到管材表面1上方，并向X轴负向移动，获取管材表面1X轴负向边界点的坐标A（Xa，Za）；
（5）控制电容式调高器移动到管材表面1上方，并向X轴正向移动，获取管材表面1X轴正向边界点的坐标B（Xb，Zb）；
（6）控制管材，并逆时针旋转角度
Figure 926272DEST_PATH_IMAGE004
，执行步骤（2）和步骤（3），将旋转角度
Figure 348026DEST_PATH_IMAGE004
后的管材表面2旋转至水平；
（7）将管材表面2旋转至水平后，控制电容式调高器移动到管材表面2上方，执行步骤（4）和步骤（5）获取管材表面2的X轴负向边界坐标点C（Xc，Zc）及X轴正向边界坐标点D（Xd，Zd）；
（8）根据A、B、C、D四个坐标点，可以计算出当管材的表面1水平时，管材的中心坐标；
（9）根据计算得来的管材的中心坐标与激光切割***的机械中心之间的误差，并调整其误差，进行后续切割工序。
管材为角钢、槽钢、梯形钢中的一种。
管材为截面含有2条不平行直线边组成。
角度
Figure 800873DEST_PATH_IMAGE004
为已知条件。
管材的中心坐标=[ Xa + 0.5×Lw , (Za+Zb) ×0.5 - 0.5×Lh]，其中Lw为管材外包围矩形的长度，Lh为管材外包围矩形的宽度。
Lw =max[Lab ，Lab + Lcd*cosα]，Lh = Lcd*sinα，其中，Lab = |Xb-Xa|，Lcd = |Xd-Xc|，Lab为管材表面1的长度，Lcd为管材表面2的长度，为已知条件。
如图3所示，一般对于管材的截面只要是有2条不平行直线边组成的，并且在管材加工之前，管材相邻两边的夹角
Figure 940867DEST_PATH_IMAGE004
为已知的，可以根据上述方法步骤即可找出管材中心与数控***机械中心之间的误差，从而调整其误差即可。
而对于截面不是由面1和面2决定外包围矩形的管材，例如正六边形、平行四边形等异型钢，不能通过上述公式计算。
但是由于图纸里保存了以截面外包围矩形框的中心为原点的各个点的坐标，所以可以利用ABCD四个点、机械旋转中心坐标、旋转角度α，算出包围框矩形中心（也就是管材的中心）的坐标。

Claims (4)

1.一种寻找截面有两条不平行直线边的管材中心的方法，包括电容式调高器，其特征在于：具体方法如下：
(1)将管材夹紧，观察电容式调高器的感应头是否在管材的上方，若不在管材的上方，调整切割头的位置；
(2)激光切割***控制切割头在管材表面1的上方，切割头先向X轴正向移动ΔX，通过控制电容式调高器测量管材表面1的Z轴坐标zp1；再控制切割头向负方向平移2ΔX，然后再次通过控制电容式调高器测量管材表面1的Z坐标zp2；
(3)得出管材的表面1的倾斜角为arctan[(zp1-zp2)/(2ΔX)]，根据倾斜角度控制旋转轴转动-arctan[(zp1-zp2)/(2ΔX)]；
(4)将管材表面1旋转至水平后，控制电容式调高器移动到管材表面1上方，并向X轴负向移动，获取管材表面1X轴负向边界点的坐标A(Xa，Za)；
(5)控制电容式调高器移动到管材表面1上方，并向X轴正向移动，获取管材表面1X轴正向边界点的坐标B(Xb，Zb)；
(6)控制管材，并逆时针旋转角度α，执行步骤(2)和步骤(3)，将旋转角度α后的管材表面2旋转至水平；
(7)将管材表面2旋转至水平后，控制电容式调高器移动到管材表面2上方，执行步骤(4)和步骤(5)获取管材表面2的X轴负向边界坐标点C(Xc，Zc)及X轴正向边界坐标点D(Xd，Zd)；
(8)根据A、B、C、D四个坐标点，计算出当管材的表面1水平时，管材的中心坐标；
(9)根据计算得来的管材的中心坐标与激光切割***的机械中心之间的误差，并调整其误差，进行后续切割工序；
其中，管材表面1和管材表面2的截面为两条相邻的直线边，所述相邻直线边的夹角为角度α。
2.根据权利要求1所述的一种寻找截面有两条不平行直线边的管材中心的方法，其特征在于：所述的管材为角钢、槽钢、梯形钢中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种寻找截面有两条不平行直线边的管材中心的方法，其特征在于：所述的管材的中心坐标＝[Xa+0.5×Lw，(Za+Zb)×0.5-0.5×Lh]，其中Lw为管材外包围矩形的长度，Lh为管材外包围矩形的宽度。
4.根据权利要求3所述的一种寻找截面有两条不平行直线边的管材中心的方法，其特征在于：所述的Lw＝max[Lab，Lab+Lcd*cosα]，Lh＝Lcd*sinα，其中，Lab为管材表面1的长度，Lcd为管材表面2的长度，为已知条件。
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